水面垃圾自动打捞船的设计毕业设计(论文)(编辑修改稿)

水面垃圾自动打捞船的设计毕业设计(论文)(编辑修改稿)内容摘要：

好的工艺性能 ， 如冷热弯曲工艺性能和焊接工艺性能等 [3]。 中国船级社规范标准的一般强度结构钢分为： A、 B、 D、 E 四个质量等级；中国船级社规范标准的高强度结构钢为三个强度级别、四个质量等级 ： A3 A3 A D3 D3D E3 E3 E F3 F3 F40。 船体材料的确定及相关参数 该水面垃圾自动打捞船主要是用在 城市和风景区河道、湖泊 水域的水面垃圾 的打捞。 毕业设计 (论文 )专用纸 8 为了使 船体不至于太重，故 船体的钢板厚度定为 5mm， 在满足各方面的功能需求的情况下，选择船体材料为 A32 钢。 该材料 的化学成分与力学性能为： 含碳量  %，含锰量为 %～ %，含硅量为  %，含磷量 % ，含硫量 % ，不含铌、钒 2 元素。 且该材料的屈服强度MPa315 ，抗拉强度 440 ～ MPa570 ，伸长率 %22。 船体顶长 3120mm，船侧倾角 15176。 ，船体总宽 2200 mm，单船体宽 800mm，船高 600mm，顶棚长 2100mm，高 1085mm，宽 2200mm，船体前端内侧夹角 40 ，其他相关尺寸见船体装配图以及 零件图。 船的 排水量是用来表示船尺度大小的重要指标， 船的排水量的计算也是为计算船在一定载重条件下的最大吃水深度做准备的。 船的排水量又可分为轻排水量，重排水量和实际排水量。 （一） 轻排水量（ Light Displacement），又称空船排 水量，是船舶本身加上船员和必要的给养物品三者重量的总和，是船舶最小限度的重量。 （二） 重排水量（ Full Load Displacement）， 又称满载排水量，是船舶载客，载货后吃水达到最高载重线时的重量，即船舶最大限度的重量。 （三） 实际排水量（ Actual Displacement），是船舶每个航次载货后实际的排水量。 在设计该垃圾打捞船时，重点考虑的就是该船在满载的情况下，最大的排水量是多少，从而计算出此时的最大吃水深度，从而来判断船体的高度设计是否合适。 所以在这里要研究的就是该船的重排水量。 船体 质量的计算 利用数学的计算方法可估算出船体的体积 V 3m。 由质量的计算公式 Vm  （ 3/ mt ）可得： 船体的质量为 船m 毕业设计 (论文 )专用纸 9  kg1577 重排水量的计算 船在满载时的总质量 m 总 =m 船 +m 人 +m 蓄电池 +m 电极 +m 电机 +m 垃圾 其中船体的重量约为 1600kg，人的重量约为 70kg，蓄电池的重量为 20kg，电机的 重量为 20kg， 所能存储的垃圾的 最大 重量约为 50kg 故总质量 总m 1760kg 由公式 gmGgV 总船排水  （其中 23 /,/1 smgmt 水 ）可得 V 排 = gm总 / 水g =1 )(  310 m 该船的重排水量为 3 排水 V kg1760 最大吃水深度的计算 由公式 吃排 AHV  可得船的最大吃水深度为 吃H 排V /A  mm353 该船的最大吃水深度为 353mm， 而船体的高度为 600mm，故 船体的高度 满足需求。 毕业设计 (论文 )专用纸 10第三章 动力装置的设计 蓄电池也称二次电池 ,是将所获得的电能以化学能的形式贮存并可将化学能转化为电能的一种电学装置。 蓄电池按电解质不 同 ,通常分为碱性蓄电池和酸性蓄电池。 近年来 ,由于交通、通讯、计算机产业的高速发展 ,其产品系列、产品种类、产品性能发生巨大变化 ,以满足不同用途的需要。 蓄电池主要应用于各种车辆、船舶、飞机等内燃机的起动以及照明、点火、蓄能、应急电源、电话交换机、不间断电源、移动通讯、计算机、电子、仪表、便携式电动工具、电动玩具中等。 鉴于 该作品设计的目的 是 研制一种具有环保、高效、技术先进的环保型水面垃圾 自动 打捞 船 ，故选用蓄电池作动力源。 蓄电池在这 次 设计中有 两 方面的作用，一方面是带动便携式船用推进器（马达），以实现船在水中的行 驶和转向；另一方面是驱动电机，进而带动垃圾输送装置，以实现垃圾的输送。 船用电池一般用 200AH(或 150AH)扁头电池 ,目前有统一、风帆、白云、海欧、建行等等。 其中统一电池是具有国家级的船检证的，使用较放心。 整理 资料 后 选 取 蓄电池型号为统一蓄电池 N200/24V200AH，该蓄电池绿色环保，电池容量大，比容量高， 集电效率和强度高 ， 性能稳定， 电池的使用寿命长。 如图 31 所示： 毕业设计 (论文 )专用纸 11 图 31 蓄电池 该蓄电池的相关参数如下： 电压： 24V 容量： 200AH 重量： 20kg 外形尺寸为： mmmmmm 2 9 72 9 55 3 6  高）宽（长  电动机的作用是将电能转换成机械能， 通过蓄电池供电，带动传输装置完成垃圾打捞动作。 输送装置的受力情况如图 32 所示 毕业设计 (论文 )专用纸 12 图 32 传输装置的受力情况 其中： 带板垃圾链 GGGG  选取 链条型号为 12A，每米链的重量为 ， kgm 842 链故 gmG 链链   设垃圾的重量为 10kg，则 gmG 垃圾垃圾   由式 Vm 带板 可算得 93 5  带板m kg16 gmG 带板带板   故 5 G N333 由图 32 可以算出 24sin/GF  N81924s in/333   设输送装置的速度为 ，则 功率 FvP  查《 微特电机应用手册 》 [4]选择电机型号为 85ZY24500。 如下图 33 所示： 毕业设计 (论文 )专用纸 13 图 33 电动机 其 额定功率 ，额定电压为 24V， 转速为 3000r/min。 由于船体空间的限制，电动机是横向放置在 右船体中，所以为了配合传输装置的轴心方向，电动机还需与涡轮蜗杆减速箱配合使用，如图示 3图 35 所示。 涡轮蜗杆减速器选用 WCJ120 型，传动比为 31，涡轮齿数为 31，蜗杆头数为 1 头。 图 34 WCJ120 型 蜗轮蜗杆减速箱 毕业设计 (论文 )专用纸 14 图 35 动力装置 其中涡轮蜗杆减速箱的传动效率为 ，传动比为 31。 具体参数见零件图以及装配图。 故由电动机以及涡轮蜗杆减速箱配合使用后的输出参数为： 输出转速 V=3000/31=此外，为了能够控制电机的启动以及停止，在左船体的人坐立空间的前面装置一个电机控制台，具体位置可参照三维图以及装配图。 如图 36 所示即为其启保停控制电路图，控制电机以及传输装置的动作。 图 36 启保停控制电路图 毕业设计 (论文 )专用纸 15 的选择 船舶推进器是船舶上提供推力的工具，它的作用是将船舶动力装置提供的动力转换成推力，推 进船舶。 船舶推进器 即 推动船舶前进的机构。 它是把自然力、人力或机械能转换成船舶推力的能量转换器。 推进器按作用方式可分为主动式和反应式两类。 靠人力或风力驱船前进的纤、帆（见帆船）等为主动式，桨、橹、明轮、喷水推进器、螺旋桨等为反应式。 现代运输船舶大多采用反应式推进器，应用最广的是螺旋桨。 根据蓄电池的直流供电特点 以及 船体的 简易 结构 等 特点，选用悬扣式 电动船舶 推进器，该 类 推进器 功能性强， 结构简单，操作方便安全，应用范围广。 电动 船舶 推进器是种新颖的水中 动力器具，有体积小、结构紧凑、效能转换率高、工作时无噪音等特点， 且还具有绿色环保，按装便捷、维护简易的特点，是一些小型的船艇作为动力的首选产 品，比较符合本设计的功能需要。 该类 船舶 推进器的主杆选用不锈钢、铝合金或高强度合成纤维，保证推进器具有足够的刚性并经久耐用；采用机械多级调速时，正转五档调速，反转二档调速；也可采用电子调速，以满足不同速度的需要；有固定把和可伸缩把 2 种选择，使操控更加方便；弦外悬挂式安装快速方便，并带有防撞脱扣机构，保护马达安全；防缠型螺旋浆，防止推进器因被水草缠绕而堵转。 鉴于 船在行驶的过程中会因为水流以及自身结构所造成的阻力而受到影响 ， 故 在选择船用推进器的时候就要考虑 该船舶 推进器的最大推力是否大于 船在行驶过程中所受到的最大阻力，并以此为依据来选择合适的 船舶 推进器。 水流对船体的阻力可由下式来确定 vSCF V 阻 式中： VC — 流体阻力系数，一般取 VC S — 侵湿面积（ 2m ）  — 流体的密度（ 3/mt ） 侵湿面积 S 取船在最大吃水深度时的值， 而最大吃水深度在前面计算得为 353mm， 根据数学 方法计算可以可 得 S m ，设船在水中行驶时的最大速度为 3m/s,则船在行驶过程中，水流对船体的阻力为： 31010 0 3 3 阻F  了 毕业设计 (论文 )专用纸 16则 gFm /阻  故根据算出来的值可选择如图 34 所示的推进器，查得该推进器的基本参数如下所示： 图 34 船舶推进器 型号：海伯船用推进器 T80 最大推力： KG 控制方式：手控 动力方式：电机推动（蓄电池供电） 变速挡： 5 档前进挡 / 2 档倒档 电机电压： 24V 电机最大电流： 48A 推荐使用蓄电池： 12v120Ah 高度： 120cm 可以伸缩式控制手柄范围： 13cm 29cm 重量： 14kg 毕业设计 (论文 )专用纸 17第四章 传输 装置的设计 装置的总体设计 传输装置是经由动力装置驱动，将水面垃圾传输至垃圾存储装置。